Line Follower Robot pro výukové řídicí algoritmy: 3 kroky

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:21

Tento robot sledující čáru jsem navrhl před několika lety, když jsem byl učitelem robotiky. Cílem tohoto projektu bylo naučit mé studenty, jak kódovat robot následujícího řádku pro soutěž a také porovnávat mezi řízením If/Else a PID. A v neposlední řadě to, jak mechanika a délka robota ovlivňují tyto řídicí algoritmy. Cílem bylo, aby to bylo rychlejší a spolehlivější.

Udělal jsem, aby byl naprogramován pomocí Arduino IDE, ale je také možné použít vývojové IDE, které dáváte přednost. Má výkonný PIC32 s USB bootloaderem, takže nepotřebujete programátor. Má také vypínač ON/OFF, reset a tlačítko start/program. LED diody jsou připojeny k signálu PWM motorů, takže můžete snadno vidět výkon, který používáte.

Robot je zcela modulární pro experimentování a snadno se opravuje pro případ, že byste s ním měli nehodu. Díky tomu je tento robot dokonalým nástrojem pro učení se programování velmi zábavnou formou. Moji studenti to používali dlouhou dobu a pokaždé se naučili něco nového, dokonce i PID ovládání. Nemluvě o tom, že lišta senzoru používá algoritmus k vrácení celého čísla, záporné hodnoty, kterou má robot vlevo, kladnou hodnotu vpravo a cero je ve středu čáry.

Zásoby

2x 6V mikro kovový převodový motor s prodlouženými podpěrnými konzolami (jakýkoli převodový poměr je v pořádku, můj je 10: 1)

1x Deska linkového senzoru

1x Hlavní řídicí jednotka

1x 20 přes plochý drát, rozteč 1 mm. Moje je 20 cm dlouhá.

1x akrylátový linker (broušený 3mm čirým akrylem)

1x 1/8 kolečko (moje je kovové)

2x gumové kolo, průměr 3 cm.

1x baterie Lipo. Robota můžete napájet až 10 V, ale mějte na paměti, že motory jsou dimenzovány na 6 V.

Několik šroubů a matic M2 pro připevnění všeho dohromady.

Pokud si přejete vytvořit vlastní návrhové soubory, schémata a vše, co je potřeba k jejich sestavení, jsou připojeny v dalším kroku.

Krok 1: Hardware

Jak vidíte na obrázcích, všechny komponenty jsou SMD, je to ideální příležitost, jak si procvičit pájecí schopnosti. Tento robot pájili 3 moji studenti, takže to zvládnete bez problémů. Všechny soubory návrhů jsou připojeny, soubory můžete vidět pomocí EAGLE. Gerbers jsou také zahrnuty, pokud chcete desky svému oblíbenému výrobci desek plošných spojů.

Obě desky jsou spojeny dohromady akrylovým kusem, součástí je také laserem řezaný vzor. Abych to udržel na svém místě, použil jsem šrouby a matice M2. Zde je také umístěn koule. A pokud s robotem havarujete, akrylát se rozbije a ochrání desky před poškozením, ideální pro testování! Plochý vodič slouží k propojení mezi CPU a deskou senzoru. Motory lze snadno připojit pomocí kabelů k desce CPU.

Poznámka: PIC používá vlastní firmware, je upravenou verzí původního firmwaru DP32. Firmware můžete získat zde. Připojení ICSP je součástí spodní části desky CPU.

Krok 2: Software

K programování robota doporučuji použít Arduino IDE. Jak jsem vám řekl dříve, tento sledovač řádku je založen na PIC32MX250 a je kompatibilní s chipKIT DP32. Stačí nainstalovat balíček chipKIT do správce balíčků v Arduino IDE a jste připraveni jít. Také jej můžete naprogramovat na MPLAB nebo IDE, které si přejete, ale základ se můžete naučit na Arduinu.

Zbytek je jako programování jakékoli jiné desky Arduino. Připojte robota k počítači pomocí kabelu micro USB a ihned po stisknutí tlačítka reset stiskněte programové tlačítko. Poté skicu odešlete tlačítkem nahrát v IDE.

Do tohoto tutoriálu jsem zahrnoval 3 skici. První testuje pole senzorů, druhý je sledovač řádku If/Else a poslední je sledovač řádku PID. Všechno již funguje, ale pokud změníte design, budete muset upravit některé hodnoty. A také si klidně udělejte to své! Existují lepší způsoby, jak provést algoritmus sledovače řádků, experimentování je klíčem k úspěchu.

Krok 3: Experimentování

Toto je opravdu nejdůležitější část, měli byste vyzkoušet všechny možnosti a najít tu, která vám vyhovuje.

Nebojte se experimentovat s kolečky a materiály různých průměrů. Změňte délku robota úpravou akrylového spoje. Použijte jinou baterii, i když s jiným napětím. Může být také menší nebo větší. Možná další převodový poměr pro motory.

Upravte software tak, aby používal méně senzorů, nebo dokonce vyzkoušejte jiné algoritmy, můžete být překvapeni, jak moc se výkon může změnit. Nebo proč ne, pokud jste pokročilý uživatel, udělejte to pomocí MPLAB.

Obloha je limit!

Jako další tip … Ladění zisků PID je fascinující cesta, ve které se můžete naučit účinky na robota při sledování linie s různými hodnotami Kp, Kd a Ki. Hodiny a hodiny učení zaručeny !!! Děti si nevšimnou, že ve skutečnosti používají matematiku k plnění všech požadovaných úkolů.

Doufám, že se vám tento návod bude líbit, pokud něco potřebujete, zeptejte se mě v komentářích. Děkuji za přečtení:)